馱英灌區寧明干渠典型邊坡穩定性分析

覃子豪

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

寧明干渠從馱英灌區總干渠六旭4#渡槽下游端分水后，西行途經寧明縣那堪、海淵、北江、東安4個鄉鎮，止于海邱泵站附近。工程沿線地貌主要為丘陵，地面高程130～250 m，丘包連綿分布，渠系布置主要為明渠和渡槽，局部穿越個別山峰布置隧洞。工程范圍內以丘陵地帶為主，開挖邊坡較多，本文以高開挖邊坡、半挖半填邊坡為典型進行邊坡穩定性分析。

2 工程地質條件

2.1 地層巖性

寧明干渠穿越砂泥巖山區，覆蓋層主要為含碎石粉質黏土和粉質黏土（Qel），溝谷和沖溝段發育少量的沖洪積層。下伏基巖主要為侏羅系下統汪門組（J1w）粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖、百姓組下段（J1b1）粉砂巖夾泥巖、三疊系下統北泗組灰巖夾頁巖、第三系邕寧群（E2-Ey）砂巖和泥巖。

2.2 寧明干渠的開挖方案

明渠地貌主要為丘陵地貌，地形起伏較大，沿山腹布置，明渠主要設計形式為半挖半填渠道，少數挖方或填方渠道，挖方放坡形成的最大坡高達20 m，開挖形成的邊坡高度較大段，每8～10 m設置一條馬道，馬道寬度不小于2 m。根據前期勘察寧明灌區主要巖土的物理力學性質，結合工程類比，灌區主要巖土層的開挖建議值見表1。邊坡每高8 m左右須留設馬道，馬道寬2～3 m。土質邊坡坡面需做好防沖措施。

表1 寧明干渠邊坡建議開挖邊坡比

2.3 邊坡穩定性問題

2.3.1 半挖半填段邊坡穩定性問題

半挖半填段存在貼坡填方，一般填土高度不大，但由于形成的邊坡坡度大于原坡面坡度，且填土參數較原狀土低，填土體存在沿坡面滑動的可能性（見圖1），因此在坡腳應注意防護，并進行必要的驗算。

圖1 寧明干渠半挖半填典型坡面

2.3.2 高開挖邊坡穩定性問題

開挖形成的邊坡高度較大段，部分區段存在大于10 m的開挖邊坡（見圖2），邊坡穩定性差，同樣需要加強邊坡的支護，并進行必要的驗算。

圖2 寧明干渠高開挖典型剖面

3 抗滑穩定計算

3.1 計算斷面選取

根據寧明干渠前期勘察與設計資料，抗滑穩定計算選取半挖半填剖面P01（見圖3）和高開挖剖面P02（見圖4），分別對其開挖前后在天然自重、飽和工況下進行抗滑穩定分析。

圖3 P01剖面開挖前后地形圖

圖4 P02剖面開挖前后地形圖

3.2 計算參數選取

相關計算參數見表2。

表2 巖土體物理力學參數

3.3 抗滑穩定分析

3.3.1 開挖前P01、P02剖面極限平衡分析

根據《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T32864-2016）第13.3.2 條，滑坡穩定性狀態劃分見表3。利用極限平衡法對開挖前P01、P02剖面分別進行穩定性分析，考慮天然自重、飽和兩種工況，分別采用瑞典條分法、畢肖普法、簡布法進行滑坡穩定系數計算，取平均值作為滑坡穩定系數（見表4）。

表3 滑坡穩定狀態劃分表

表4 開挖前P01、P02剖面滑坡穩定系數計算結果

由表4可知，開挖前P01、P02剖面在天然自重、飽和兩種工況下均處于穩定狀態。采用簡布法計算，滑動面位置見圖5～圖8。由圖5、圖6可知，在自重應力下，開挖前P01剖面處于穩定狀態，降雨后坡體也處于穩定狀態。雨水下滲至坡內，導致巖土體含水量增加，使滑塊加重，同時土體的抗剪強度降低，因此導致安全系數降低較多。若發生滑動，滑面將處于含碎石粉質黏土內部，呈圓弧形，從坡體中部與下層粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖交界面附近剪出。由圖7、圖8可知，在自重應力下，開挖前P02剖面處于穩定狀態，在未受擾動的情況下不會滑動。降雨后，安全系數降低較多，但仍處于穩定狀態。若發生滑動，滑動面同樣位于滑動面位于含碎石粉質黏土內部，滑面較緩，呈圓弧形，從坡體下部與下層粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖交界面附近剪出。

圖5 開挖前P01剖面天然自重工況滑動面

圖6 開挖前P01剖面飽和工況滑動面

圖7 開挖前P02剖面天然自重工況滑動面

圖8 開挖前P02剖面飽和工況滑動面

3.3.2 開挖后P01、P02剖面極限平衡分析

利用極限平衡法對開挖后P01、P02剖面進行穩定性分析，考慮天然自重、飽和兩種工況，分別采用瑞典條分法、畢肖普法、簡布法進行滑坡穩定系數計算，取平均值作為滑坡穩定系數（見表5）。由表5可知，開挖后P01、P02 剖面在天然自重工況下均處于穩定狀態，在飽和工況下均處于基本穩定狀態。

表5 開挖后P01、P02剖面滑坡穩定系數計算結果

由表5 可知，開挖后P01、P02 剖面在天然自重工況下均處于穩定狀態，在飽和工況下均處于基本穩定狀態。采用簡布法計算，滑動面位置見圖9～圖12。由圖9可知，P01剖面在進行上部開挖回填后，回填土與下方含碎石粉質黏土交接處的邊緣為階梯形，并且在設計后坡度變緩。由圖10 可知，在飽和工況下，開挖后P01剖面滑坡穩定系數降低，整體由穩定狀態轉化為基本穩定狀態，與開挖前對比，開挖后坡面的穩定性有所降低，初步分析是因為填土層系數的降低。由圖11、圖12 可知，開挖后P02剖面在天然自重、飽和工況下，滑坡穩定狀態分別為穩定和基本穩定狀態，與開挖前對比，開挖后坡面的穩定性同樣有所降低。

圖9 開挖后P01剖面天然自重工況滑動面

圖10 開挖后P01剖面飽和工況滑動面

圖11 開挖后P02剖面天然自重工況滑動面

圖12 開挖后P02剖面飽和工況滑動面

4 結語

本文對馱英灌區寧明干渠典型邊坡采用極限平衡法進行滑坡穩定分析計算，結果表明：半挖半填邊坡和高開挖邊坡開挖前在天然自重、飽和兩種工況下均處于穩定狀態；半挖半填邊坡和高開挖邊坡開挖后在天然自重工況下均處于穩定狀態，在飽和工況下均處于基本穩定狀態。由于邊坡開挖后穩定性降低，在飽和工況下可能存在坡體垮塌現象，建議及時進行邊坡防護，提高邊坡穩定性。